Что такое регулятор оборотов?

Определение

Регуляторы оборотов — в англоязычном сообществе называются — Electric Speed Controller (электронный контроллер скорости) или сокращенно — ESC.

Основная задача ESC – передача энергии от аккумулятора к бесколлекторному мотору. Потребность в их применении возникла вследствие некоторых особенностей БК — мотора. Вкратце говоря, аккумулятор отдает постоянный ток, а бесколлекторный мотор принимает трехфазный переменный ток.

Walkera F210 лучи дрона

Принцип работы

Связь с остальными компонентами мультикоптера

На вход ESC подается напряжение с аккумулятора и сигналы от полетного контроллера, а на выход регулятор отдает управляющее напряжение для привода.

Соответственно регулятор должен обеспечивать:

  1. Совместимость с полетным контроллером.
  2. Максимальный ток для мотора (рассчитывается из спецификаций мотора и пропеллера) плюс 20 – 30%.
  3. Потребление тока меньше, чем ток, отдаваемый аккумулятором поделенный на количество ESC.

схема подключения регуляторов напряжения к БК моторам

Какие регуляторы бывают?

BEC и UBEC

Дополнительно к основной функции, регуляторы оборотов могут так же передавать питание к другим узлам дрона: полетному контроллеру, сервоприводам и так далее. Это достигается внедрением в регулятор блока исключения батареи (Battery Eliminator Circuit, далее как — BEC).

Использование BEC значительно упрощает конструкцию дрона, однако такая схема обладает рядом минусов. Блок исключения батареи может перегреваться при больших перепадах напряжения и больших нагрузках. К тому же регуляторы оборотов с BEC, как правило, стоят дороже, чем регуляторы без.

Согласитесь, логичнее и дешевле было бы сделать отдельно ESC и отдельно один BEC. Такое решение есть и называется оно универсальный блок исключения батареи (Universal Battery Eliminator Circuit, далее как — UBEC).

Преимущества UBEC

Регуляторы UBEC

UBEC — подключается напрямую к аккумулятору и питает нужный узел дрона. Преимущества такого подхода весьма существенны:

  1. Регуляторы оборотов будут меньше перегреваться, поскольку из них будет исключен BEC
  2. UBEC обладают большим коэффициентом полезного действия
  3. Следовательно из предыдущих двух пунктов UBEC способен отдавать больший ток с меньшим риском
  4. Отсутствие переплаты за несколько лишних BEC, располагающихся в ESС. Для некоторых полетных контроллеров крайне не рекомендуется подключать больше одного ESCcBEC
  5. Меньший вес регуляторов

Виды BEC и их преимущества

BEC бывают двух видов: линейные (LBEC) и импульсные (SBEC).

Преимущество импульсного над линейным заключается в том, что линейный преобразует энергию в тепло, а при перегреве отключается. Это может привести к неприятным результатам: в лучшем случае коптер не сможет взлететь, а в худшем — неконтролируемое падение.

Преимущество линейного же над импульсным заключается в том, что импульсный регулирует напряжение быстрым включением и выключением питания. Однако это привносит помехи в цепь. Тем не менее эта проблема решается включением LC — фильтра.

Учитывая то, что многие производители устанавливают на свои UBECLC — фильтры (а, если фильтра все-таки нет, то его можно дешево купить и легко установить), профессионалы используют в своих коптерах именно SBEC.

Программное обеспечение ESC

Поскольку регулятор оборотов выполняет некоторые преобразования с высокой частотой и может быть настроен на различные режимы работы, для него пишут отдельный софт, называемый прошивкой.

Это позволяет исправлять прошлые ошибки в алгоритмах управления, создавать более совершенные прошивки (и тем самым, например, уменьшать расходы аккумулятора на среднем газу) и производить гибкие настройки.

В коптерах известных компаний типа DJI смена ПО регулятора происходит автоматически при помощи полетного контроллера. Однако если у Вас не DJI, а текущее программное обеспечение по каким-либо причинам не устраивает, то можно его заменить самостоятельно.

Внимание! Перезапись ПО для регуляторов скорости может повлечь за собой поломки дрона различного характера, а так же снятие с гарантийного обслуживания! Помните, что вы делаете это на свой страх и риск!

Как сменить ПО?

Сменить программное обеспечение регулятора можно несколькими способами:

  1. Используя специальную плату управления
  2. Используя полетный контроллер
  3. Используя ASP программатор

Третий вариант проще и в настоящее время активно внедряется в новые модели.

Программатор ASP

Выбор регулятора оборотов

Исходя из всего вышеперечисленного, можно выделить особые критерии выбора регулятора оборотов для дрона:

  1. Совместимость с полетным контроллером. Полетный контроллер должен поддерживать BEC и прошивку ESC.
  2. Совместимость со спецификациями мотора и аккумулятора
  3. Наличие или отсутствие BEС и его тип (LBEC или SBEC)
  4. Теплоотвод и герметичность